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随着建坝条件越来越复杂,20世纪80年代后,我国的水利事业飞速发展,一批原本受技术条件约束的深厚覆盖层上的高坝相继开工建设,而如何解决坝基防渗问题成为建坝成败的关键。目前,利用防渗墙进行坝基防渗处理,已在国内外大坝工程得到广泛应用。 混凝土防渗墙是坝基处理的主要的防渗型式之一,工程实践表明,一般的刚性混凝土防渗墙存在着一些缺点,主要问题是弹性模量高,极限应变较小,墙体易出现裂缝,降低了防渗效果,影响整个坝体的安全。近些年,研究发现塑性混凝土具有渗透系数小、弹性模量和模强比都比较低,能很好的适应周围土体的变形等优点,因此将其应用到许多水利工程中,并且取得了很好的效果。 塑性混凝土防渗墙的应用在我国的起步较晚,为了进一步研究塑性混凝土防渗墙在深厚覆盖层中的工作性状,本文基于理论和实践相结合的原则,以深厚覆盖层中某土石坝塑性混凝土防渗墙为研究对象,运用大型有限元分析软件ABAQUS作为计算工具,进行了如下研究: 1)查阅并整理关于塑性混凝土基本属性的文献资料,归纳了塑性混凝土材料的组成、塑性混凝土的特性及优越性、塑性混凝土的力学特性等基本理论。 2)在前人研究的基础上,重点探讨塑性混凝土防渗墙材料的本构模型以及防渗墙与土料的接触模型,分析了现有接触模型的研究成果和适用条件。 3)以ABAQUS为开发平台,实现了邓肯·张E?b本构模型的二次开发,基于三轴压缩试验对模型进行数值验证,并且对某心墙堆石坝分层填筑过程进行数值模拟,比较计算结果和参考结果,证明程序的正确性。 4)以A水库土石坝为研究对象,进行有限元数值计算,模拟坝体分层填筑和蓄水的过程,重点研究了深厚覆盖层中塑性混凝土防渗墙在施工运行过程中工作性态的变化。 5)分析了覆盖层中防渗墙工作性态的影响因素,包括防渗墙的材料特性、坝体填土和坝基覆盖土料特性、高塑性土料区、接触面的力学特性、覆盖层厚度、防渗墙的位置等。 结合工程实例,通过对土石坝坝基深覆盖层中塑性混凝土防渗墙的分析和研究,得出了一些具有普遍意义的结论,为塑性混凝土防渗墙在深覆盖层上建坝的应用提供理论依据。